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TERMOQUÍMICA
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TERMOQUÍMICA
Quase toda reação química é acompanhada de liberaçãoou absorção de calor (queima da gasolina, queima do etanol,queima do GLP).
A termoquímica estuda as quantidades de calor envolvidasem uma reação química.Como se mede as quantidades de calor envolvidas em umareação química.Como relacionar as quantidades de calor envolvidas em umadeterminada reação com a quantidade de calor de outrareação química.
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TERMOQUÍMICATermodinânica: É â ciência das relações entre o calor e outras formas de energia Termoquímica: É uma das áreas da termodinâmica, que estuda as quantidades de calor absorvidas ou desprendidas nas reações químicas Calor (Q): É a energia que entra ou sai do sistema, em virtude da diferença de temperatura entre o sistema termodinâmico e as suas vizinhanças
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TERMOQUÍMICASistema - Vizinhanças
Tipo de Efeito Resultado Sinal de Q reação observado no sistema Endotérmica frasco resfria aumenta energia + (positivo) Exotérmica frasco aquece diminui energia - (negativo)
Calor de reação: (numa dada temperatura) É a quantidade de calor (Q) trocada pelo sistema e pelas vizinhanças, necessária para que a temperatura do sistema, depois da reação completa, seja a mesma que no início da reação
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TERMOQUÍMICAEntalpia (H): É uma propriedade extensiva de uma substância, que esta relacionada com o calor de reação (Qp), e permite calcular o calor absorvido ou desprendido numa reação química
É uma função de estado: A pressão constante:
(A variação de entalpia (ΔH), corresponde ao calor liberado ou absorvido a pressão constante (QP))
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TERMOQUÍMICAExemplo:Na reação entre sódio metálico e água, realizada em um béquer aberto, a 25C, e 1atm:
2 mols de Na(s) + 2 mols de H2O(l)
ΔH = -367,5 kJ(há desprendimento de 367,5 kJ de calor)
2 mols de NaOH(aq) + 1 mol de H2 (g)
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TERMOQUÍMICAEnergia Interna (U): É a energia total de um sistema, menos sua energia cinética e sua energia potencial.
a pressão constante temos: ΔH = ΔU + PΔV
ΔU ΔH
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TERMOQUÍMICAEquações Termoquímicas:
equação (1)
Duas regras importantes:1. Quando uma equação termoquímica for multiplicada por um fator, o valor de ΔH da equação também será multiplicado pelo mesmo fator;2. Quando a equação química for invertida, o valor de ΔH fica com o sinal trocado.
(inverte o sinal e divide por 2 na eq. 1)
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TERMOQUÍMICAA LEI DE HESS: afirma que se uma equação química puder ser escrita como a soma de 2 ou mais etapas, a variação de entalpia da equação global é igual à soma das variações de entalpia das etapas.
Para entender a Lei de Hess.
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TERMOQUÍMICAExemplo: Deseja saber a variação de entalpia da seguinte reação:
- Síntese difícil de estudar devido a formação de CO e CO2
- Porém e fácil medir a combustão de:
- E a combustão de:
Resolução: Invertendo a 2ª. equação e somando a primeira temos:
___________________________________________________________________________________________________________________________________
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TERMOQUÍMICAOutro exemplo.Sabendo que:
Qual é a variação de entalpia da seguinte reação:
Resolução:
Multiplicando a 1eq. por 2 e invertendo a 2eq. tem-se:
__________________________________________________________
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TERMOQUÍMICAExercícioQual a entalpia da reação, ΔH, da formação do carbeto de tungstênio, WC, a partir dos respectivos elementos?
A variação de entalpia desta reação é difícil de medir experimentalmente, pois a reação ocorre a 1400 C. Podem-se medir, porém, com facilidade, os calores de combustão dos elementos e do carbeto de tungstênio:
Resolução:Multiplicar a equação (1) por ½: Manter a equação (2): Inverter e mult. por ½ a eq (3): _______________________________________________
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TERMOQUÍMICA
Estado padrão de uma substância é a fase mais estável que ela existe: 1 atm de pressão e geralmente 25 °C. São indicadas pelo índice superior (°).
Sendo assim, representa-se por ΔH° a variação de entalpia de uma reação, em que os reagentes e os produtos encontran-se nos seus estados padrões .
ΔH° é a entalpia padrão da reação
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TERMOQUÍMICAEntalpia padrão de formação (ΔH°
f): É a variação de entalpia na formação de 1 mol de substância no seu estado padrão, a partir das substâncias elementares também nos seus estados padrões.
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TERMOQUÍMICA
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TERMOQUÍMICAUtilizando as entalpias padrões de formação (ΔH°
f) para se determinar a entalpia padrão de uma reação.
Exemplo:Qual a variação de entalpia padrão (ΔH°) para seguinte reação:
Duas maneiras de resolver o problema. Pode-se utilizar a Lei de Hess, ou a seguinte equação:
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TERMOQUÍMICALei de Hess:
Equação: () + 2(0)
(Inverter)
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TERMOQUÍMICAOutro exemplo:Qual a variação de entalpia padrão (ΔH°) para seguinte reação:
Resolução:Utilizando os valores tabelados, teremos: 4(46,2) + 5(0) 361,6 – 1450,8 + 184,8
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TERMOQUÍMICAOutras variações de entalpia:
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TERMOQUÍMICA – Ciclo de Born-Haber
enta
lpia
estabilidade
+108 kJ
+121 kJ
+495 kJ
-348 kJ
-449 kJ
-787 kJ-302 kJ
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TERMOQUÍMICA
Entalpia média de ligação:
Como no processo acima são rompidas 4 ligações C-H de uma espécie gasosa, pode-se atribuir a cada uma dessas ligações uma Entalpia Média de Ligação, E(C-H), igual a 1663,5/4 = 415,9 kJ mol-1.